Los ordenadores embebidos resistentes son plataformas de procesamiento a bordo diseñadas para adquirir datos de sensores, ejecutar software de control, gestionar cargas útiles y dar soporte a funciones autónomas en UAV, UGV, UUV y sistemas robóticos. Son compatibles con ISR, fusión de sensores, visión artificial, enrutamiento de comunicaciones y navegación sin GNSS.
En esta página se presentan los principales fabricantes de ordenadores embebidos resistentes, incluidos los proveedores de SBC, sistemas «computer-on-module», plataformas VPX y soluciones de montaje en rack.
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Los ordenadores embebidos resistentes proporcionan procesamiento integrado para adquirir datos de sensores, ejecutar software de control, gestionar cargas útiles y facilitar la toma de decisiones autónoma en entornos exigentes. En un vehículo aéreo no tripulado (UAV), pueden actuar como ordenador de misión, controlador de carga útil, registrador de datos, pasarela de comunicaciones o procesador de percepción.
A diferencia de los ordenadores comerciales estándar, los sistemas resistentes están diseñados para soportar vibraciones, golpes, temperaturas extremas, altitud, humedad, perturbaciones eléctricas, interferencias electromagnéticas, polvo, humedad y flujo de aire restringido. Un ordenador embebido resistente para un UAV también debe cumplir estrictas restricciones de tamaño, peso, potencia y refrigeración, al tiempo que tolera las fluctuaciones de potencia de la aeronave. Se aplican requisitos similares a los vehículos terrestres no tripulados (UGV), los vehículos submarinos no tripulados (UUV) y las plataformas robóticas.
Ordenadores embebidos resistentes de Review Display Systems, sistemas embebidos x86.
Los ordenadores de caja resistentes integran procesadores, memoria, almacenamiento, acondicionamiento de alimentación e interfaces dentro de una carcasa sellada o reforzada. Su diseño autónomo simplifica la instalación cuando se requieren conexiones Ethernet, serie, de red de área de controlador (CAN), de bus serie universal (USB), de vídeo o de sensores.
Un ordenador de placa única (SBC) combina las funciones básicas de procesamiento en una placa compacta. Estos ordenadores son adecuados para sistemas con limitaciones de espacio integrados con sensores, pilotos automáticos o componentes electrónicos personalizados. Los modelos reforzados pueden incluir componentes para rangos de temperatura ampliados, recubrimiento conformado, conectores con bloqueo y refrigeración por conducción.
Los sistemas «ordenador en módulo» separan el procesador, la memoria y el chipset principal de la placa portadora específica de la aplicación. Esto permite utilizar interfaces personalizadas sin necesidad de rediseñar la arquitectura de procesamiento principal. Las actualizaciones solo resultan viables cuando la disposición de pines, los límites de potencia, el firmware, los requisitos térmicos y la disponibilidad siguen siendo compatibles.
Los ordenadores VPX utilizan tarjetas modulares y placas base conmutadas de alta velocidad, mientras que OpenVPX define perfiles destinados a mejorar la interoperabilidad. Estos sistemas admiten cargas de trabajo de radar, guerra electrónica (EW), imágenes y fusión de sensores que implican procesadores, aceleradores, conmutadores de red y módulos de almacenamiento.
Las arquitecturas CompactPCI proporcionan una informática modular mediante tarjetas y placas base estandarizadas. CompactPCI Serial añade interfaces como PCI Express, Ethernet, Serial ATA (SATA) y USB. Estos sistemas admiten el control distribuido, las comunicaciones y la adquisición de datos en plataformas no tripuladas de ciclo de vida prolongado.
Los sistemas PC/104 y PCIe/104 utilizan placas apilables para crear ordenadores compactos sin una placa base convencional. Su reducido tamaño se adapta a vehículos con espacio limitado, aunque la gestión térmica, la integridad de la señal y la sujeción mecánica requieren un diseño minucioso.
Los chasis Air Transport Rack (ATR) proporcionan carcasas robustas para tarjetas de procesamiento modulares. Pueden utilizar refrigeración por conducción, cierres de cuña, flujo de aire filtrado o gestión térmica asistida por líquido. Los sistemas ATR son adecuados para aplicaciones que requieren módulos sustituibles, alta densidad de procesamiento y transferencia de calor controlada.
Los ordenadores robustos de montaje en rack ofrecen una mayor capacidad de expansión que los sistemas compactos. Se utilizan en estaciones de mando móviles, estaciones de control en tierra (GCS), instalaciones de planificación de misiones y refugios transportables. Su construcción reforzada, el almacenamiento redundante, los gráficos y las interfaces de red permiten gestionar cargas de trabajo de supervisión.
Sistema informático embebido resistente de Neousys Technology, Nuvo-9154GC.
La selección del procesador determina la eficacia con la que un ordenador embebido resistente puede distribuir las cargas de trabajo de control, percepción, comunicaciones, almacenamiento y procesamiento de misiones. Los diseñadores deben encontrar un equilibrio entre el rendimiento y el consumo energético, la disipación térmica, la compatibilidad de software, el comportamiento en tiempo real, la ciberseguridad y las herramientas de desarrollo.
La arquitectura definitiva debe seleccionarse en función de las cargas de trabajo medidas, los tiempos en el peor de los casos, el ancho de banda, los límites térmicos y la respuesta ante fallos, y no únicamente en función del rendimiento máximo. La elección del sistema operativo, la partición del software, la sincronización, los mecanismos de vigilancia y el comportamiento a prueba de fallos también son factores importantes.
Los ordenadores de visión artificial procesan datos de cámaras visibles, infrarrojas, multiespectrales, de profundidad y basadas en eventos. Permiten la clasificación de objetos, el seguimiento de objetivos, la inspección, la asistencia al aterrizaje, la evaluación del terreno y la evitación de obstáculos. El procesamiento local reduce los datos transmitidos, aunque deben validarse el rendimiento del modelo, el control de las actualizaciones y el comportamiento en condiciones degradadas.
Las cargas útiles de inteligencia, vigilancia y reconocimiento (ISR) generan imágenes, vídeo, datos de radar y metadatos. Los ordenadores embebidos resistentes coordinan los sensores, comprimen los datos, registran la información de la misión y preparan los resultados para su transmisión. El procesamiento y el almacenamiento deben ajustarse a los requisitos de resolución, frecuencia de fotogramas, ciclo de trabajo, duración de la grabación y protección de datos.
La fusión de sensores combina cámaras, radares, LiDAR, sensores inerciales, receptores del Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS), sistemas acústicos y otras fuentes. El ordenador alinea los datos en el tiempo y el espacio. La sincronización, la calibración, la medición de la latencia y la gestión de la confianza son esenciales.
Sistemas informáticos integrados y resistentes de Maris Tech, Onyx.
Las cargas útiles de guerra electrónica (EW) e inteligencia de señales (SIGINT) requieren una adquisición de alto rendimiento y un procesamiento de baja latencia. Los ordenadores integrados pueden realizar canalización, filtrado, análisis espectral, detección, clasificación y reducción de datos. La aceleración mediante FPGA y GPU puede resultar útil, pero el rendimiento sostenido y el movimiento de datos suelen ser más importantes que el rendimiento máximo.
Un ordenador integrado resistente a bordo puede conectar cargas útiles, controladores de vehículos, radios y sistemas terrestres. Puede enrutar datos a través de enlaces Ethernet, serie, CAN, inalámbricos, por satélite o en malla, al tiempo que aplica priorización, cifrado, gestión del ancho de banda, segmentación de la red y supervisión.
Cuando la navegación por satélite no está disponible o no es fiable, los ordenadores integrados pueden combinar mediciones inerciales con odometría visual, radar, LiDAR, datos del terreno o señales de oportunidad. La latencia predecible, las comprobaciones de integridad, la estimación de la deriva y los modos degradados son esenciales, ya que los errores de navegación afectan a la planificación de la ruta y al control.
Los sistemas no tripulados colaborativos intercambian información sobre posición, estado, observaciones de sensores y asignación de tareas. Los ordenadores integrados facilitan la toma de decisiones locales cuando cambia la calidad de la red. Los requisitos dependen del número de participantes, la latencia, el ancho de banda, la confianza y la complejidad de la coordinación.
Un ordenador de misión puede controlar cargas útiles intercambiables a través de interfaces eléctricas, mecánicas y de software estandarizadas. Puede gestionar la alimentación, la supervisión del estado, los comandos, el registro y las comunicaciones. El software modular, las E/S configurables, la abstracción de hardware y las actualizaciones controladas ayudan a las plataformas a aceptar nuevos sensores sin necesidad de sustituir todo el ordenador.
La informática resistente está evolucionando a medida que los sistemas no tripulados incorporan sensores más potentes y realizan tareas complejas con menor intervención del operador. Los avances actuales hacen hincapié en la densidad de procesamiento, el control térmico, la ciberresiliencia, la portabilidad del software, las interfaces abiertas y la eficiencia energética.
Estos avances permiten que los ordenadores embebidos resistentes den soporte a sistemas no tripulados más autónomos, con un uso intensivo de datos y reconfigurables, dentro de las limitaciones de la plataforma.
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